[发明专利]一种基于自适应滑模控制的车队协同控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应滑模控制的车队协同控制方法。该方法在结合自适应控制和滑模控制方法的基础上，设计了一种基于车队协同的自适应滑模控制方法。该方法基于系统参数未知的情况，采用自适应控制对系统中的所有未知参数进行了估计，在保证系统的稳定性的同时，削弱了抖振。通过仿真验证，很明显采用该自适应滑模控制的控制效果优于普通滑模控制。

技术领域

本发明涉及自动控制系统领域，尤其涉及一种基于自适应滑模控制的车队协同控制方法。

背景技术

现如今，智能车路系统体系结构愈发完善，该体系有效地减少了由人为因素所致的交通事故，增强交通安全性。而车队协同驾驶自然而然地成为当前智能车路系统研究的新热点。车队协同驾驶旨在保证道路交通安全与高效的条件下，充分利用道路条件，将若干单车组成车队，使其能够根据不同交通状况，通过协作的方式完成巡航、跟随等相关协作策略。

针对车队协同的控制方法，诸多学者做了非常多的研究。其中滑模控制方法作为一个非线性、高鲁棒的控制方法走进了人们的视野，但传统滑模控制一直存在的抖振问题，在车队协同控制中会产生不小的影响。故如何增强滑模控制的抗抖振问题成为了研究滑模控制的首要工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于自适应滑模控制的车队协同控制方法，包括以下步骤：

一种基于自适应滑模控制的车队协同控制方法，包括以下步骤：

1)建立纵向车辆动力学模型；

2)选取车间距控制策略以计算车队中相邻车辆之间的车间距误差，并建立滑模面；

3)使用自适应控制过程对系统参数进行估计，通过设计自适应算法，并在线更新系统参数的估计值从而完成控制律设计；

4)基于Lyapunov稳定性理论，设计Lyapunov函数，以确保系统稳定。

进一步的，步骤1)所述车辆的纵向动力学模型建立如下：

化简得：

其中a、b、c、d为设定的车辆系统参数，表示为：

其中m是车的质量，k_d为空气阻力系数，k_m为机械阻力系数，d(t)代表车辆受到的未知外界扰动，τ为发动机的时间常数，u为车辆的控制输入。

进一步的，步骤2)所述车间距控制策略为：固定车头时距，即控制同一纵向车道上行驶的车队中连续两辆车的车头通过某一点的时间一致；这种控制策略中，车队中相邻车辆之间的期望车间距离是由车头时距和车速一起决定的；车队中相邻车辆之间的车间距误差如式所示：

式中，x_i-1是第i-1辆车行驶的位置，x_i是第i辆车行驶的位置，是第i辆车的行驶速度，l_i-1是第i-1辆车的长度，h为车头时距，其取值为常数，一般取1～2s/veh；

所述滑模面根据如下公式建立：

式中，s为滑模面，β为滑模面参数，取常数，e_i为车间距误差，为e_i的一阶导数。

进一步的，步骤3)所述使用自适应控制过程对系统参数进行估计所得到的参数矩阵为：